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Transformateurs statiques - Principes et fonctionnementArticle de référence | Réf : D3058 v1
Auteur(s) : Jean-Pierre KERADEC
Date de publication : 10 févr. 2008
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Afin de réaliser des simulations fiables en électronique de puissance, des circuits équivalents aptes à représenter les composants bobinés sont nécessaires. Si celui d'un transformateur simple est largement connu, lorsque le nombre d'enroulements dépasse 3, peu de représentations générales sont proposées.
Dans ce dossier, nous avons présenté une méthode permettant de trouver des circuits équivalents aptes à représenter le couplage magnétique de n'importe quel transformateur à n-enroulements. L'étude du couplage magnétique fournit toujours l'ossature des circuits développés.
La méthode introduite offre plusieurs avantages. Premièrement, elle fait appel à un nombre minimum de composants, égal à celui des éléments indépendants de sa matrice inductance. Deuxièmement, l'approche présentée ici est récursive et les schémas équivalents se construisent très facilement lorsque l'on augmente le nombre des enroulements. Nous avons présenté les circuits équivalents généraux de transformateurs possédant jusqu'à 6 enroulements, mais dépasser ce nombre ne présente aucune difficulté de principe.
Ces circuits tiennent compte de tous les couplages potentiels à l'intérieur des transformateurs. En pratique, ils sont parfois simplifiés pour tenir compte de caractéristiques particulières du composant. Cette possibilité constitue le troisième intérêt de la méthode. Les circuits présentés peuvent être simplifiés, si certains couplages sont négligeables, ou si certains dominent, ou encore si des enroulements sont identiques. Ceci est intéressant pour les simulations puisque les circuits peuvent être allégés, sans altérer la précision. Un transformateur triphasé à 6 enroulements a ainsi été décrit par 5 paramètres indépendants, alors que, dans un cas général, il en aurait fallu 21.
En traitant le cas de l'inductance triphasée, nous avons vu que les schémas obtenus ne sont pas uniques. Nous avons également montré que les éléments de la matrice inductance sont soumis à des inégalités plus nombreuses que celles habituellement prises en compte. Ces inégalités sont automatiquement respectées si le circuit n'inclut que des inductances positives. Ce qui est le cas de ceux proposés ici.
Bien entendu, pour que les circuits équivalents soient réalistes, il...
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CONVERSION DE L'ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
(1) - KERADEC (J.P.), COGITORE (B.), LAVEUVE (E.), BENSOAM (M.) - Des schémas équivalents pour les circuits couplés multi-enroulements - . Journal de Physique III France, vol. 4, pp. 751-773, avril 1994.
(2) - CUK (S.), MIDDELBROOK (R.D.) - Advances in switched mode power conversion - . Vol. 1, pp. 205-218, TESLAco, Pasadena, USA, 1981.
(3) - LAVEUVE (E.) - Modélisation des transformateurs haute fréquence - . Thèse de l'Institut National Polytechnique de Grenoble, F, 12 sept. 1991.
(4) - ERIKSON (R.W.), MAKSIMOVIC (D.) - A multiple-winding model having directly measurable parameters - . IEEE Power Electronics Specialist Conference, Fukuoka, J, Proc., pp. 1472-1478, 1998.
(5) - ROBERT (F.) - Modélisation et simulation de transformateurs pour alimentations à découpage - . Thèse de l'Université libre de Bruxelles, B, 1999.
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PSpice, version d'évaluation 9.1 Créateur : OrCAD Inc. http://www.cadence.com/products/orcad/pspice_a_d/index.aspx
Saber Créateur : Synopsys http://www.synopsys.com/products/mixedsignal/saber/saber.html
Simplorer, nouvelle version 7.0 Créateur : Ansoft Corporation http://www.ansoft.com/products/em/simplorer/
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